基于局域波时频谱的往复机故障智能诊断方法研究.pdf

大连理工大学
博士学位论文
基于局域波时频谱的往复机故障智能诊断方法研究
姓名:别锋锋
申请学位级别:博士
专业:机械电子工程
指导教师:马孝江
20080601
摘要故障诊断对于机械设备的重要性是不言而喻的。由于往复式压缩机在工业生产的特殊地位,针对其故障诊断方法的研究显得尤其重要。类同机电设备的主要诊断过程,往复式压缩机组的故障智能诊断主要分为三部分:第一是诊断信息的获取;第二是故障特征的提取;第三是故障源和故障类别的最终确定。考虑到这一思想,基于国家自然科学基金“局域波法及其工程应用研究”,在总结和汲取前人研究成果的基础上,对局域波法中的相关理论和方法进行改进,随后结合局域波理论、模糊二元树诊断、系统级故障诊断和灰色预测等方法及理论针对往复式压缩机组系统故障智能诊断方法进行了深入的研究,并将该方法在工程应用上予以验证。主要的工作如下:攵砸晃钟虿ɡ砺鄣拇慕愫投钟虿ㄔ谕枷裾锒现械挠τ媒了深入的研究。在阐述局域波分解算法和时频分析理论的基础上,分析了一维局域波理论中存在的待改进点,包括微弱信号对强信号的影响和局域波时频谱处理等方面的应用研究。对适合于局域波时频谱特征提取的三种故障分类器的分类特性进行了对比分析研究。提出了基于二维局域波分解的图像诊断方法,通过对时频灰度图像的二维分解提取表征故障信息的图像细节部分,有效地实现了故障的特征提取。结合故障分类器运用局域波时频分析方法,对往复压缩机气阀表面振动信号进行综合分析,有效地识别了故障,体现出该方法对于分析往复机械的振动特点,在故障信息提取中效果较为理想。治隽送词窖顾趸峁辜肮ぷ髟聿⒉隽送词窖顾趸穸闹饕激励源,研究了往复式压缩机的主要振动形式和振动信号的特征,随后分析并研究了测点位置的优化布置方法,最终实现了往复机组的在线监测。岢隽嘶诰钟虿ㄊ逼低嫉墓收夏:J髡锒戏椒ā6酝囱顾趸动信号进行局域波时频处理,得到包含故障状态值的局域波时频谱,结合系统工况资料建立系统故障状态一特征表,找出最大故障信息量的特征群,建成故障信息量的模糊二元树。由模糊二元树分析故障,找出使路径信息量最大的部件,即为故障可能性最大的部件。即由模糊图来实现故障点的凸显过程。岢隽嘶诰钟虿ㄊ逼低嫉南低臣豆收险锒戏椒ā4笮屯词窖顾趸结构的复杂性和子系统故障特征的多样性决定了其故障的难确定性。这里引入系统级故障诊断理论,分析了系统级故障诊断应用于往复式压缩机故障诊断的可行性问题,通过改进馐阅P图潘惴ǖ挠τ茫岢隽艘恢只诰钟虿ㄊ逼灯的系统级故障诊断方法。ü治鐾词窖顾趸橄低车奶氐悖牖疑げ饽P停臃窍咝允大连理工大学博士学位论文
关键词:局域波法;故障诊断;模糊二元树;系统级诊断;故障预测间序列预测的角度,对系统的状态预测进行了研究。首先对复杂过程工业系统进行灰色预测的可行性进行了分析。以振动信号能量谱作为输入量,选择预测模型,建立了系统状态的预测模型。该方法给出了系统状态预测的新思路,并通过实例对往复式压缩机系统行了短期预测,结果说明基于局域波和灰色预测模型的故障预测方法有较高的预测精度,适合于往复式压缩机组的故障状态波动的基于局域波时频谱的往复机故障智能诊断方法研究预测。Ⅱ
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作者签名:凄:幽日期:.:铉:坦塑盈独创性说明作者郑重声明:本博士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。日期:
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髀选题背景与课题来源故障诊断是一门综合性技术,根据诊断对象的不同,它涉及和结合的理论包括可靠性理论、现代控制论、信号处理与模式识别、计算机科学、人工智能、电子技术、统计数学等学科。‘最初,机器设备较为简单,维修人员主要靠感觉器官、简单仪表和个人经型化、高速化、自动化和智能化,传统的诊断技术已经远远不能适应。现代化工业生产,一旦因故障停机,损失巨大。现代机器故障诊断学就是为适应着